CZ20011370A3 - Způsob výroby dílu z polyuretanové pěny - Google Patents

Description

Při způsobu výroby dílu z polyuretanové pěny se vkládá předlisek do dutiny vyhřívané formy, vymezené stěnami tvárnice (41) a tvárníku (42) a odpovídající požadovanému tvaru hotového dílu, kterého je dosaženo stlačováním pomocí tvárníku (42). Po otevření formy se hotový díl ponechá vychladnout.

CZ 2001 -1370 Á3

ΡνΖΌΟή fair* ······ ·· ···· ··* ·* • · · ··.. · · « · . · · • · ······· · • ♦ · · . · .·.·♦ ·. · ···· ·· ·· ··· ·· ··· ι1 • - νγ^οεγ

ZPŮSOB TVORBY DÍLU Z POLYURETANOVÉ PĚNY A-TAKTO VYTVOŘENÝ TMI

OBLAST TECHNIKY

Navrhovaný vynález popisuje způsob tvorby dílu z polyuretanové pěny mající předem stanovený tvar, kdy předlisek je umístěn do zahřívané formy a v této formě je vystaven zahřívání a stlačení, čímž předlisek změní svůj tvar do předem určitého tvaru. Získané díly z polyuretanové pěny jsou používány např. jako vodní či vzduchové uzávěry, pro akustické zdokonalení jakou je izolace nebo tlumení zvuku, pro elastické funkce nebo filtraci apod.

DOSAVADNÍ STAV TECHNIKY

Takové díly musí vykazovat geometrický tvar, který je perfektně přizpůsoben místu, kde budou umístěny.

Tyto díly jsou používány ve stále vzrůstajícím počtu různých využitích, které vyžadují stále složitější tvary.

Obyčejně jsou tyto díly získávány řezáním bloku nebo desky polyuretanové pěny nebo lisováním, tj. pěněním nezpracovaného materiálu určeného pro získání pěny v dutině formy. Tyto způsoby tvorby jsou zdlouhavé a drahé na to, aby byly využity, způsob tvorby pěněním vykazuje další nevýhodu v nutnosti použití velmi dobrých lisovacích zařízeních. Navíc, některé druhy pěny nejsou vhodné, pro lisování. Všeobecně je vyšší hustota pěny získávána procesem tvarování, např. hustota pěny okolo 100 kg/m nebo více. V případě takzvaných záseků, které, jsou vytvořeny do formy pro tvorbu složitých tvarů, nastávají problémy s možností změny tvaru vytvarovaného dílu.

Jiný způsob tvorby takovýchto dílů je obsažen v EP-A-0 633 114. V tomto dobře známém způsobu tvorby je vyroben předlisek mající trubicovitý tvar. Tento předlisek je zahříván a stlačen ve formě prostřednictvím skluzů. Přihláška evropského patentu nepopisuje jak jsou ukončeny osové kraje trubicovitého dílu. V jiném známém způsobu tvorby jsou okraje pěny vloženy do formy a jsou úplně stlačeny mezi protějšími okraji částí formy a získané díly jsou v těchto úplně stlačených oblastech odříznuty. Pro člověka zběhlého v tomto oboru bude jasné, že .ve způsobu tvorby popisovaného EP-A-0 633 114 je využíván trubicovitý předlisek, který je příliš dlouhý a okraje, které přečnívají ven z formy jsou po procesu tvarování uříznuty. Nevýhodou tohoto způsobu tvorby je proto krok řezání, který je nutný k ukončení bočních stran dílu. Další nevýhodou je, že není možné vytvořit např. díl z polyuretanové pěny mající rovné boční strany. Navíc, kvůli značnému stlačení pěny na okrajích formy vznikají vždy zkroucené boční strany, • 9 • · A a

zejména v případě poměrně silné pěnové vrstvy. Tento' posledně jmenovaný případ struktury pěny může být navíc poškozen na okrajích kvůli velkému rozdílu ve stupních stlačení.

PODSTATA VYNÁLEZU

Cílem navrhovaného vynálezu je poskytnout nový způsob tvorby dílu z polyuretanové pěny, který umožňuje vznik dílu, jehož boční strany mají požadovaný geometrický tvar a který nevyžaduje v konečné fázi vzniku dílu jeho řezání.

Tento způsob tvorby podle navrhovaného vynálezu se vyznačuje tím, že k tvorbě je používána forma, která se skládá ze samičí části formy představující dno a boční stěny a vymezující stlačující komoru a samčí část formy, která je vsazena do samičí části formy a vymezují tak dohromady dutinu formy, jejíž tvar odpovídá předem stanovenému tvaru dílu, který má být vytvořen. Tento vznikající předlisek s vnějšími okraji je umístěn v samičí části formy, přičemž tyto jeho vnější okraje jsou podpírány bočními stěnami této samičí části formy. Forma je uzavřena vložením samčí části formy do samičí části formy a tak je předlisek umístěný uvnitř stlačen. Stlačený předlisek je udržován v uzavřené formě po předem stanovenou dobu a při předem stanovené teplotě tak, aby bylo dosaženo zbývajícího stlačení. Forma je poté otevřena a vytvořený díl je ponechán vychladnout.

Ve způsobu tvorby podle navrhovaného vynálezu je předlisek umístěn pouze do dutiny formy, takže nezbývají žádné části, které by musely být odřezány pro dokončení dílu. Navíc, jelikož vnější okraje předlisku přiléhají k bočním stěnám samičí části formy nebo stlačující komory, je předlisek lisován nebo tvarován těmito bočními stěnami do požadovaného tvaru, bez ovlivnění celkovým stlačením předlisku na okrajích formy.

Při preferovaném způsobu tvorby podle navrhovaného vynálezu je využívána forma mající boční stěny samičí části, které vykazují výšku rovnou nebo větší než je tloušťka části předlisku přiléhajícího k příslušným bočním stěnám. Tímto žpůsobem může být předlisek snadno umístěn do samičí části formy a forma může být bez obtíží uzavřena vložením samčí části formy do samičí části formy. V případě, že předlisek nemá stejnoměrnou tloušťku, střední části, které nepřiléhají bočním stěnám samičí části formy, mohou být tlustší než je výška těchto bočních stěn, jestliže však nebrání uzavření formy.

Ve výhodném způsobu využití způsobu tvorby podle navrhovaného vynálezu má předlisek v podstatě stejnoměrnou tloušťku, která je rovna nebo větší než je maximální tloušťka polyuretanového dílu, který má být vytvořen. Tímto způsobem může být předlisek lehce odříznut od desky polyuretanové pěny.

• · · · ·

Navrhovaný vynález také popisuje díl z polyuretanové pěny, který se vyznačuje tím, že je vytvořen podle způsobu navrhovaného vynálezu.

Další zvláštnosti a výhody navrhovaného vynálezu budou patrné z následujícího popisu některých zvláštních zpracováních způsobu tvorby a z popisu dílu z polyuretanové pěny podle navrhovaného vynálezu. Číselné odkazy použité v tomto popisu patří k přiloženým obrázkům.

PŘEHLED OBRÁZKŮ NA VÝKRESECH

Obr. 1 zobrazuje vrchní pohled dílu z polyuretanové pěny podle navrhovaného vynálezu.

Obr. 2 je pohled podle šipky II na obr. 1.

Obr. 3 až 5 zobrazují příčné řezy podle čar III-III, IV-IV a V-V na obr. 1.

Obr. 6 zobrazuje příčný řez formy použité pro výrobu dílu uvedeného na předchozích obrázcích na počátku tvarování.

Obr. 7 zobrazuje příčný řez formy během tvarování.

Obr. 8a, 8b a 8c v tomto pořadí zobrazují vrchní pohled, příčný řez podle čar B-B na obr. 8a a boční pohled podle šipky C na obr. 8a předlisku umístěného ve formě zobrazené na obr. 6 a 7, ze kterého vzniká díl z polyuretanové pěny.

Obr. 1 až 5 zobrazují části konečného dílu z polyuretanové pěny, které jsou vytvořeny. Obrázky dílu 2 zobrazují dvě velké obyčejně lichoběžníkové plošky 22 a 23 vzájemně spojené bočními stranami. Na jedné z velkých stran je vrchní velká ploška omezena bočně rýhou 24 vykazující kulatý průřez, zatímco další velká strana vrchní velké plošky 22 vykazuje okraj 25. Vrchní velká ploška 22 dílu 2 vykazuje dále zářez 26 zasahující do jedné z bočních stran 31 části 2. Příčné otvory 27 a 30 se táhnou zcela skrze díl 2 ve správných úhlech k velkých ploškám 22 a 23. Obvodová rýha 33 je vytvořena ve stěně příčného otvoru 27 a končí v tomto otvoru. Díl 2 je dále tvořen důlkem 29, který je vytvořen ve spodní velké plošce 23.

' Jak je patrné z obr. 2 až 5, tloušťka dílu se snižuje směrem k malé stěně velkých plošek 22 a 23.

Podle navrhovaného vynálezu je tento díl 2 získán tak, že je nejprve předlisek stlačen v zahřívané formě, aby bylo dosaženo stlačení podle požadovaného tvaru dutiny formy.

Podle obr. 6 a 7 je forma složena ze dvou vzájemně pohyblivých částí. Spodní část formy 41 je samičí část formy tvořená dnem 60 a bočními stěnami 61, které vymezují stlačující komoru 40. Vrchní část formy 42 je samčí část formy mající výstupek 43. Obě části formy 41 a 42 jsou pohyblivé s ohledem jedné části k druhé takovým způsobem, že samčí část 42, obzvláště s ohledem na výstupek 43, může být umístěna dovnitř samičí části a uzavírá tak stlačující komoru 40. Podpěry 45 omezují vložení výstupku 43 do dutiny 40.

• · .··.·· · · ·· • ♦ · · · · · ·· · • · · · · ···· · .

···· ·· ·· ··· ·· ···

Jestliže vrchní část formy 42 a spodní část formy 41 přiléhají jedna ke druhé skrze prostředník, kterým je podpěra 45, je stlačující komora 40 částečně naplněna výstupkem 43 a zbývající prostor vytváří uzavřenou dutinu formy. Tato dutina formy má tvar, který je stejný jako je tvar získaného dílu 2. Příčné průřezy samčí a samičí části formy, obzvláště výstupku 43 a stlačující komory 40, ve směru kolmém na poměrné vytlačení směru částí formy, jsou takové, že tento výstupek sklouzává jen s malou mezerou do stlačující komory. Jinými slovy, samčí část formy 42 klouže podél bočních stěn 61 samičí části formy 44.

Jak je patrné z obr. 6 a 7, dno 60 stlačující komory 40 je tvořeno dvěma sloupci 47 a 50 a výčnělkem 49. Sloupec 47 vykazuje obvodovou obrubu 53 a jeho základna je zešikmena 48. Díky přítomnosti obruby 53 je ve formě vytvořen takzvaný zásek, jmenovitě v oblasti pod touto obrubou, což při používání pěnových reakčních směsí v běžných způsobech tvarování představuje značné obtíže s neschopností přetvařování dílu bez jeho poškození.

Přední strana 44 výstupku 43 lemující stačující komoru 40 obsahuje žebro 46 a nakloněnou část 52.

Ve vyznačeném zpracování má sloupec 47 takovou výšku, že když se k sobě obě části přiblíží, klouže do vrtu 51 samičí části formy 42. Sloupec 50 má takový tvar a výšku, že při uzavření formy zapadne nakloněnou částí 52 přední strany 44 výstupku 43. V jiném zpracování může tento sloupec 50 také klouzat do vrtu, který je v samčí části 42.

Poměrný výtlak dvou částí formy je založen na směru v podstatě souběžném s příčnými otvory v konečném dílu pokud tento díl obsahuje takovéto otvory, jako je na znázorněném zpracování nebo ve směru kolmém na velké plošky tohoto konečného dílu.

Předlisek 1, který je určen pro tvorbu konečného dílu 2 je vyroben z materiálu vykazující stejné chemické vlastnosti jako materiál určený pro složení tohoto konečného dílu. Ten obsahuje polyuretanovou pěnu, zvláště pružnou polyuretanovou pěnu a nebo komplex s jinými materiály. Materiály použité pro vytvoření takového komplexu mohou být velmi rozdílného původu. Nicméně, musí být schopny vydržet stlačování, kterému bude předlisek během procesu tvarování vystaven a teplotu, při které bude dané stlačování probíhat. Příklady takovýchto materiálů jsou polyuretanová fólie nebo netkaný materiál. Je také možné použít předlisek složený alespoň ze dvou typů polyuretanových pěn vykazujících různé vlastnosti. Ve srovnání s procesem tvarování, kdy pěnící reakční směs je umístěna do formy, použití předlisku podle navrhovaného vynálezu nabízí výhodu v možnosti použití mnohem více typů polyuretanových pěn a obzvláště pěn s nízkou hustotou, které jsou obyčejně v procesech tvarování získány.

Obr. 8a až 8c zobrazují zpracování předlisku f použitého k tvorbě konečného dílu 2 zobrazeného na obr. 1 až 5.

·· ····

Tento předlisek 1 má v podstatě stejný základní obrys jako díl, který bude získán. Nicméně, jestliže je předlisek 1 stlačitelný a bude umístěn s jeho vnějšími okraji do podpírajících bočních stěn 60 samičí části formy 41, obrys předlisku může být také trochu větší než je obrys konečného dílu nebo jinými slovy, než vnitřní obrys stlačující komory 40. Narozdíl od běžných procesů tvarování, části předlisku, které přesahují obrys dílu, který má být získán, stále nemusí být odřezány ve způsobu tvorby podle navrhovaného vynálezu, neboť budou stlačeny ve formě do požadovaného tvaru, tj. tyto části budou také tvarovány podle tvaru konečného dílu. Jestliže má předlisek obrys odpovídající podstatně obrysu konečného dílu, může tak být předlisek umístěn do samičí části formy mnohem snadněji.

PŘÍKLADY PROVEDENÍ VYNÁLEZU

PŘÍKLAD 1.

Ve zpracování zobrazeném na obrázcích, mají vrchní a spodní plošky předlisku v podstatě stejný lichoběžníkový tvar jako velké plošky 22 a 23 konečného dílu 2. Tento předlisek je získán ekonomicky výhodnou cestou řezáním bloku polyuretanové pěnu, což je výhodněji deska nebo válec mající příčný řez-odpovídající tvaru velkých plošek 22 a 23 konečného dílu 2. Tímto způsobem má předlisek v podstatě stejnoměrnou tloušťku, která je rovna nebo je větší než je maximální tloušťka dílu 2, který bude vytvořen.

Ve většině oblastí konečného dílu je tloušťka předlisku 1 větší než je tloušťka konečného dílu, ale v některých oblastí jsou obě tloušťky v podstatě stejné. V tomto druhém případě bylo k tvorbě dílu použito minimální množství pěnového materiálu.

Nicméně je také možné určit tloušťku předlisku stupněm stlačení, kterému bude polyuretanová pěna vystavena, aby bylo dosaženo požadované hustoty konečného dílu. Tento stupeň stlačení představuje nejlépe alespoň 10 %.

Oblasti konečného dílu 2 mající tloušťku rovnou tloušťce předlisku 1 jsou určeny tvořit části konečného dílu s nejmenší hustotou.

Jestliže má konečný díl 2 příčné otvory rozprostírající se ve správných úhlech k jejich velkým ploškám tak jak je popsáno v příkladech, odpovídající otvory 10 a 11 jsou ustanoveny v předlisku 1.

PŘÍKLAD 2.

Konečný díl 2 je tvořen po odříznutí vhodného předlisku:

je používána forma, taková forma, která je zobrazena na obr. 6, je využíváno dutiny formy, jejíž tvar odpovídá tvaru dílu 2, který bude získán a bočních stěn 60, které mají výšku alespoň rovnou výšce nebo tloušťce části předlisku, který bude přiléhat k příslušným bočním stěnám.

forma j e zahřívána, předlisek 1 je umístěn do stlačující komory 40 formy s průlomy odpovídajícími sloupcům 47 a 50, dvě části formy 41 a 42 jsou pohyblivé poměrně proti sobě až do okamžiku, kdy jsou zapuštěny do sebe skrze prostředník, kterým je podpěra 45, forma je ponechána uzavřená po dobu nutnou pro tvorbu dílu, forma je otevřena, aby byl díl 2 vyjmut z formy, díl 2 je ponechán vychladnout.

Pružnost polyuretanové pěny umožňuje vložit tuto pěnu do stlačující komory 40 i v přítomnosti obruby 53 na sloupci 47. V místě této obruby nebo obecně v případě dalších zářezů ve formě, je pěna stlačena tak, že je vytvarována podle tvaru dutiny formy. Pružnost polyuretanové pěny také umožňuje vyjmout konečný díl z formy i v přítomnosti zářezů jako je např. rýha 33 vytvořená okolo obruby 53, který obyčejně nemůže být vyjmut z formy bez rizika poškození dílu,.

Proces tvorby polyuretanové pěny může obyčejně probíhat při teplotě mezi 150 a 200 °C. Teplota zahřívání formy je vybírána takovým způsobem, aby polyuretanová pěna mohla mít nový tvar, ale aby nebyla zhoršena její kvalita.

Proces tvorby je založen na schopnosti polyuretanu se bez zhoršení svojí kvality a při jistých teplotách přetvořit do tvarovatelného materiálu, který má vlastnosti podobné termoplastickému materiálu a jehož počáteční vlastnosti jsou po vychladnutí znovu nabyté zpět. Na rozdíl od obyčejně používaných termoplastických materiálů, jako je polyethylen, neprodělává polyuretanová pěna novou přeměnu po opakovaném pozdějším zahřátí, což umožňuje získání konečného dílu se stabilními rozměry nezávislými na prostředí, v němž bude použit.

Díky tvarovacímu procesu navrhovaného vynálezu je možné vytvořit všechny strany dílu v jednom kroku, dokonce i boční strany, jestliže materiál po zahřátí na vhodnou teplotu vyplní celou dutinu formy. Tak může být řečeno, že polyuretanová pěna je podrobena procesu tvarování teplem. Při tomto procesu tvarování teplem je polyuretanová pěna vložena do dutiny formy, díky její pružnosti naplní tuto dutinu formy celou i když je stlačena.pouze v jednom směru. Pak není nutné použití skluzů, ačkoli to není vyloučeno. Např. v případě, že boční stěny stlačující komory by nebyly rovnoběžné jedna s druhou, samčí část formy může být složena z různých částí nebo skluzů, aby bylo možné tuto část vložit do stlačující komory.

• · • · · ·

• · · · ·

Doba, během které je forma ponechána uzavřená je určena v závislosti na použitém materiálu a je úměrná vybranému stupni stlačení. Obyčejně bývá forma ponechána uzavřená 2 až 10 minut.

Ve zpracování zobrazeném na obrázcích má předlisek 1 stejný lichoběžníkový obrys jako získaný díl 2. Jak je vysvětleno výše, předlisek může vykazovat větší obrys než konečný díl. Navíc, přebytečné části mohou být na obvodu předlisku, aby bylo možné vyplnit zvláštní oblasti formy. To by např. mohlo být užitečné v případě sloupce 47, který má místo obruby rýhu. Jiným využitím přebytečných částí je získání oblasti v konečném dílu, která má větší hustotu. V tomto případě budou přebytečné části obyčejně umístěné na jedné z velkých plošek předlisku, takže tloušťka bude větší v oblasti, kde hustota konečného dílu musí být vyšší. V případě, že přebytečné části jsou na obvodu předlisku, je pružnost polyuretanové pěny využita při vkládání předlisku do dutiny formy, který má větší příčný řez než je příčný řez dutiny formy.

Je také možné místo přebytečných částí využít vydutých oblastí v předlisku, aby bylo sníženo množství materiálu, jestliže má být vytvořen konečný díl mající nějaké výklenky nebo díl s oblastmi o nízké hustotě.

Jestliže definujeme, že předlisek 1 má obrys odpovídající v podstatě obrysu získaného dílu 2, zahrnuje tak přítomnost takovýchto přebytečných částí.

Aby bylo zamezeno poškození na okrajích „formovaného'' dílu, samčí část formy 42, obzvláště pak výstupek 43 a stlačující komora 40 jsou vyměřeny takovým způsobem, že při teplotě při které probíhá proces tvarování obě části klouží jedna v druhou jen s minimální mezerou.

Způsob tvorby dílu z polyuretanové pěny podle navrhovaného vynálezu umožňuje výrobu velmi složitých tvarů ekonomicky výhodným způsobem, které jsou obyčejně obtížné získat. Navíc, tento způsob umožňuje získat čisté díly, tj. díly bez nečistot a sežehnutí, bez dalších nutných konečných zpracování. Jak je vysvětleno výše, způsob tvorby zvláště umožňuje získat přímo jasně ukončené boční strany, které jsou vytvořeny proti postranním stěnám dutiny formy a které nepožadují žádný následný krok řezání.

Díly získané způsobem tvorby podle navrhovaného vynálezu mají navíc příjemný vzhled, neboť nemají obrubu, kterou mají obyčejně formované díly. U těchto výrobků nehrozí výskyt špatných vystupujících částí nebo nepravidelných bublin, .neboť pocházejí z naprosto stejnorodého materiálu.

pl/eool-^o • · · 4 44 • 44 4 ·· 4 44

4 4 44

4 4φ • · 4 4 4 4 4 *

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (12)

1. Způsob tvorby dílu z polyuretanové pěny (2) o předem stanoveném tvaru, kde předlisek (1) je umístěn do zahřívané formy a v této formě je vystaven zahřívání a stlačení, čímž je předlisek (1) tvarován do předem stanoveného tvaru, vyznačující se tím, že forma obsahuje samičí část (41) tvořenou dnem (60) a bočními stěnami (61), které vymezují stlačující komoru (40) a samčí část (42), která je vkládána do samičí části formy (41), čímž dohromady vymezují dutinu formy mající tvar odpovídající předem stanovenému tvaru dílu (2), který má být vytvořen, zmíněný předlisek (1) mající vnější okraje je umístěn do samičí části formy (41) tak, že jeho vnější okraje jsou podpírány bočními stěnami (61) této samičí části formy, forma je uzavřena vložením samčí části formy (42) do samičí části formy (41) a tím je uvnitř umístěný předlisek stlačen, stačený předlisek je ponechán v uzavřené formě po předem stanovenou dobu a je zahříván při předem stanovené teplotě, aby bylo dosaženo zbývajícího stlačení, poté je forma otevřena a vytvarovaný díl (2) je ponechán vychladnout.

2. Způsob tvorby podle nároku 1, vyznačující se tím, že je využívána forma, boční stěny (61) samičí části (41) mají výšku, která je rovna neboje větší než je tloušťka (e) části předlisku (1) přilehlého k příslušným bočním stěnám (61).

3. Způsob tvorby podle nároků 1 nebo 2, v y z n a č u j í c í s e t í m, ž e při vložení samčí části formy (42) do samičí části formy (41) tato samčí část formy klouže podél bočních stěn (61) samičí části formy.

4. Způsob tvorby podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, v y z n a č u j í c í s e t í m, ž e je využívána forma, jejíž samčí část formy (42) je složena z jednoho kusu.

5. Způsob tvorby podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že tento předlisek (1) má v podstatě stejnoměrnou tloušťku (e), která je rovna nebo je větší než je maximální tloušťka vytvářeného polyuretanového dílu.

6. Způsob tvorby podle nároku 5, vyznačující se tím, že tento předlisek je odříznut z polyuretanové desky.

7. Způsob tvorby podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že tento předlisek (1) má obrys podstatně odpovídající obrysu vytvářeného polyuretanového dílu (2).

8. Způsob tvorby podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že tento předlisek (1) je poskytnut s alespoň jedním otvorem (17, 30) a samičí část formy (41) je • ··<

tvořena dnem (60) se sloupcem (50, 53), který je po umístění předlisku (1) do samičí části formy (41) vložen do tohoto příčného otvoru (27, 30).

9. Způsob tvorby podle kteréhokoliv z nároků laž8, vyznačující se tím, že je využívána forma mající alespoň jeden zářez.

10. Způsob tvorby podle kteréhokoliv z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že forma je zahřívána při teplotě 150 až 200 °C.

11. Způsob tvorby podle kteréhokoliv z nároků lažlO, vyznačující se tím, že tento stlačený předlisek je ponechán 2 až 10 minut v uzavřené formě.

12. Díl z polyuretanové pěny, vyznačující se tím, že je získán způsobem tvorby podle kteréhokoliv z nároků 1 až 11.

• ·

Obr. 1

Obr. 2

Obr. 3 Obr. 4

Obr. 5